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第 !" 卷第 # 期&’()!" *’)#! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !水 利 水 电 科 技 进 展!$$" 年 % 月+>7) !$$"+,-./012 3/ 4031/01 ./, 5106/’(’7!8 ’9 :.;1< =12’><012基金项目 ： 国家自 然科学创新研究群体科学基金 （?$!!@A$B）作者简介： 方神光 （@A"% —），男，湖北监利人，博士，从事水力学及河流动力学研究。 CDE.3(： 9./727F;23/76>.) 1,>) 0/南水北调中线输水渠道的漫溢现象分析方神光，吴保生，赵刚（清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室，北京@$$$%#）摘要： 针对南水北调中线输水渠道缺少调节水库的现实情况， 采用 一维非恒定流数学模型， 模拟了渠道中某一节制闸出 流量以不同 速率关闭而导致上游渠道中 出 现的水流漫溢现象。 结果显示， 水流漫溢现象最先发生在被关闭节制闸前。 闸下出 流量的变化速率越快， 出 现漫溢的时间也越短， 闸门关闭期间的闸前水位上涨速度与闸下出 流量的变化速率呈线性变化关系 。 实际条件下， 为尽量避免出 现漫溢事故， 应尽量缓慢关闭闸门， 延长渠道出 现漫溢的时间， 以留出 更多 的时间 去启动退水闸或其他分流设施。关键词： 南水北调中线工程； 节制闸； 非恒定流； 流量变化速率； 漫溢中图分类号： 5&@BBG!文献标识码： +文章编号：@$$H!"H#" （!$$"）$#!$$@@!$#!"#$%&’& () (*+,)$(-’". /0+"(1+"(" ’" -#2+, 2,#"&)+, 30#""+$ () 1’44$+ ,(52+ () 6(52072(78(,20 9#2+, :,#"&)+,;,(<+32==I+*J 461/D7>./7， :K L.’D261/7， MN+O J./7 （ !"#"$ %$& ’#()*#")*& )+ ,&-*)./0$1/$ #1- 21301$$*013， 4.01356#7108$*.0"&， 9$0:013 @$$$%#， ;501#）!>&2,#32： P/ 0’/23,1<.;3’/ ’9 ;61 9.0; ’9 Q13/7 (.0R ’9 <17>(.;3’/ <121<-’3<2 ’/ ;61 E3,,(1 <’>;1 ’9 4’>;6D;’D*’<;6 :.;1< 5<./291<S<’T10;， ;61 ’-1<9(’U3/7 V61/’E1/’/ ’00><<3/7 3/ ;61 >V2;<1.E 06.//1( 3/,>01, Q8 0(’23/7 ,’U/ ’9 . <17>(.;3’/ 7.;1 .; ,3991<1/;9(>W 06./71 -1(’03;312 U.2 23E>(.;1, Q8 >21 ’9 @!X >/2;1.,8 9(’U E.;61E.;30.( E’,1() 561 <12>(;2 26’U1, ;6.; ;61 ’-1<9(’U3/7V61/’E1/’/ ’00><<1, 3/ 9<’/; ’9 ;61 0(’21, 7.;1 .; 93<2;) :3;6 ;61 3/0<1.21 ’9 ;61 9(>W 06./71 -1(’03;8 ’9 ;61 9(’U V.223/7 ;61 7.;1，;61 ’-1<9(’U3/7 V61/’E1/’/ ’00><<1, 1.<(31<， ./, ;61 <321 ’9 U.;1< (1-1( 3/ 9<’/; ’9 ;61 7.;1 ,><3/7 3;2 0(’23/7 V1<3’, U.2 ’9 . (3/1.<<1(.;3’/263V U3;6 ;61 9(>W 06./71 -1(’03;8 ’9 ;61 9(’U V.223/7 ;61 7.;1) 561<19’<1， >/,1< ;61 <1.( 0’/,3;3’/， 3; 32 /10122.<8 ;’ 0(’21;61 7.;1 .2 2(’U(8 .2 V’223Q(1 2’ ;6.; ’-1<9(’U3/7 .003,1/;2 0’>(, Q1 .-’3,1,， ./, E’<1 ;3E1 0’>(, Q1 ’Q;.3/1, ;’ 2;.<;>V 120.V17.;12 ./, ’;61< ,3-1<23’/ 9.03(3;312)?+% -(,4&： 4’>;6D;’D*’<;6 :.;1< 5<./291< Y3,,(1 =’>;1 S<’T10;； <17>(.;3’/ 7.;1； >/2;1.,8 9(’U； 9(>W 06./71 -1(’03;8；’-1<9(’U3/7南水北调中线输水总干渠全长约 @ !H" RE，设计调水规模 @B$ 亿 EB， 全线输水主要依靠自 流。 不论从输水流量还是渠道长度而言， 中线输水渠道都是以往输水或灌溉渠道所不能比拟的， 且渠道中存在的大量输水建筑物和控制建筑物产生的水波扰动和反射更使渠道中的水流流态更加复杂。 目前有关中线输水渠段问题的研究较多， 如章晋雄等［@］将南水北调中线输水渠道概化为明渠、分水口和节制闸，采用 Z.-. 语言编写整个渠道的仿真平台， 为渠道节制闸的设计提供了有益的建议； 丁志良等［!］取长距离输水渠道中某一渠段模拟研究其上下游闸门调节速度对水面线波动的影响； 吴泽宇等［B］对中线渠道中所有桥梁对水头损失的影响进行了详细的分析和探讨；黄国兵等［#］对穿黄隧洞进行了水力学试验，对两种设计方案的过水特性进行了模型试验探讨。由于中线输水渠道沿线缺少有效的调节缓冲水库，若需要对输水建筑物进行检修或出现事故而减小闸门流量或关闭时，由于渠道自身库容有限，且各渠段间距较大，若不及时采取相应的分流措施，很容易导致漫溢事故发生。 为对该现象有一直观认识，本文选取须水河节制闸作为典型研究对象， 该节制闸设计通过流量 !"$EB[2， 将节制闸、 分水口和退水口处理为内边界［?］， 模拟计算该节制闸逐渐关闭时从陶岔渠首至该节制闸间渠段中的水位和流量变化过程，对可能出现的漫溢现象进行分析和总结，为中线输水渠道的安全稳定运行提供参考。@数学模型的建立@A@数学模型中线输水渠道平均底坡为 @ <!? $$$， 属于缓坡?@@?水利水电科技进展， !$$"， !" （ #）4$=： $!?!%B"%HBB?2>?#0=： :@F 556 A $-6 A /15""B： <<CC( A 556 A $-6 A /1